水性聚氨酯的硬段由活性二異氰酸酯基團(tuán)單獨(dú)或與伸鏈延長劑一起組成，其中存在一些強(qiáng)極性基團(tuán)，如氨基甲酸酯、芳基或取代尿素基團(tuán)。一般來說，聚合物的高溫性能和軟化熔化溫度取決于硬段。
首先，由于異氰酸酯的結(jié)構(gòu)極大地影響硬鏈段的剛性，看來水性氰酸酯的種類極大地影響聚氨酯材料的性能。 如果硬鏈段結(jié)構(gòu)由芳族異氰酸酯組成，則其剛性強(qiáng)且難以改變其構(gòu)象，因此當(dāng)由剛性芳環(huán)形成水性聚氨酯的聚氨酯時，PU可具有強(qiáng)的內(nèi)聚力。 由對稱二異氰酸酯基團(tuán)形成的水性聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)更有序，形成的氫鍵更好，因此與由不對稱二異氰酸酯(TDI)制備的水性聚氨酯相比，4，4-MDI制備的聚氨酯的撕裂強(qiáng)度、內(nèi)聚力和模量都更好。 通常，硬鏈段由剛性芳環(huán)組成，且內(nèi)聚強(qiáng)度大于由脂族異氰酸酯類型組成硬鏈段的內(nèi)聚強(qiáng)度，使得所制備的聚氨酯材料也很強(qiáng)。 然而，存在相對容易發(fā)生變黃的缺點(diǎn)。 此外，水性聚氨酯材料的耐久性也在一定程度上受到異氰酸酯結(jié)構(gòu)的影響，芳環(huán)上的氫難以氧化，并且比較了聚氨酯材料的抗氧化性。 芳族異氰酸酯的抗熱氧化性能優(yōu)于脂族異氰酸酯聚氨酯。

此外，擴(kuò)鏈劑對聚氨酯的性能也有一定的影響。在材料強(qiáng)度方面，在相同條件下，用脂肪族二元醇擴(kuò)鏈劑制備的聚氨酯材料強(qiáng)度比用芳香族二元醇制備的聚氨酯材料強(qiáng)度要差。使用二胺擴(kuò)鏈劑、聚氨酯和使用乙二醇作為聚氨酯鏈增長劑相比,具有更好的機(jī)械強(qiáng)度、附著力和模量,同時有一個更好的低溫性能,原因是二胺型鏈增長劑可以形成尿素關(guān)鍵,相對于氨酯鍵(NHCO -),尿素鍵(NHCONH -)引起的極性較強(qiáng)。